(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結腸の仮想的切開データにおいて便粒子を識別する方法（７００）であって、
セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なうステップ（７１０）と、
前記形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングするステップ（７１５）と、
前記伏臥時データ集合と前記仰臥時データ集合とを位置合わせするステップ（７２０）と、
前記伏臥時仮想的切開画像及び前記仰臥時仮想的切開画像上で便粒子に対応する形状を識別するステップ（７２５）と、
前記伏臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置と前記仰臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置に基づいて、前記識別された形状が便粒子か否かを判断するステップ（７３０）と、
を備えた方法。
【請求項２】
前記結腸は洗浄される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
計算機式断層写真法（ＣＴ）機械を用いて人体の結腸を走査し、前記伏臥時データ集合及び前記仰臥時データ集合を取得するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記形状を識別するステップ（７２５）は、前記結腸において解剖学的標認点を示す形状を識別するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記伏臥時仮想的切開画像での球形状の位置と前記仰臥時仮想的切開画像での前記球形状の対応する位置との間の距離を決定するステップを含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記伏臥時仮想的切開画像での球形状の位置と前記仰臥時仮想的切開画像での前記球形状の対応する位置との間の前記距離が予め決められた閾値よりも大きい場合には、前記球形状を便と識別する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
識別された便粒子を抑制するステップをさらに含んでいる請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
便粒子を抑制した伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示するステップ（７４０）をさらに含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
結腸についての仮想的データにおいて便粒子を抑制する方法（７００）であって、
伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合にアクセスするステップ（７０５）と、
セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なうステップ（７１０）と、
前記形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングするステップ（７１５）と、
前記伏臥時データ集合及び前記仰臥時データ集合を位置合わせするステップ（７２０）と、
前記伏臥時仮想的切開画像及び前記仰臥時仮想的切開画像上で便粒子に対応する形状を識別するステップ（７２５）と、
前記伏臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置と前記仰臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置に基づいて、前記識別された形状が便粒子か否かを判断するステップ（７３０）と、
前記識別された便粒子を抑制するステップ（７３５）と、
伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示するステップ（７４０）と、
を備えた方法。
【請求項１０】
結腸の仮想的データにおいて便粒子を識別するコンピュータ実行可能なプログラムであって、
セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なうフィルタ処理ルーチンと、
前記形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングするマッピング・ルーチンと、
前記伏臥時データ集合と前記仰臥時データ集合とを位置合わせする位置合わせルーチンと、
前記伏臥時仮想的切開画像及び前記仰臥時仮想的切開画像上で便粒子に対応する形状を識別する識別ルーチンと、
前記伏臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置と前記仰臥時仮想的切開画像での前記識別された形状の位置に基づいて、前記識別された形状が便粒子か否かを判断する判断ルーチンと、
を備えたプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、対象の多数の画像の自動的な画像処理のシステム及び方法に関する。具体的には、本発明は、対象の多数の画像の間で対応する位置を同期させるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断イメージング・システムは、Ｘ線システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層写真法（ＥＢＴ）システム、及び磁気共鳴（ＭＲ）システム等のような多様な撮像モダリティを包含している。医療診断イメージング・システムは、患者のような対象の画像を、例えば患者を透過する例えばＸ線のようなエネルギ源での照射を介して形成する。形成された画像は多くの目的に用いられ得る。例えば、対象の内部欠陥を検出することができる。加えて、内部の構造又は整列性の変化を決定することができる。また、対象の内部の流体の流れを表わすこともできる。さらに、画像は、対象における物体の存在の有無を示すことができる。医療診断撮像から得られた情報は、医療及び製造を含めた多くの分野で応用することができる。
【０００３】
医療診断撮像から取得された情報の一つの特定の応用に、癌の診断及び治療がある。多くの異なる種類の癌が存在するが、これらの癌は全て、共通の原因を共有している。すなわち異常な細胞の制御不能な成長である。殆どの癌細胞は、成長して蓄積するにつれて腫瘍を形成する。医療診断撮像は、癌細胞及び腫瘍について人体の様々な部位を検査することを可能にする。
【０００４】
癌腫を検出するのに用いられる医療診断撮像の一つの特定の形式に、断層写真法再構成がある。断層写真法再構成は、二次元画像走査及び三次元画像走査について断層画像を再構成する。断層写真法再構成は、画像取得システムにおいて形成された画像データ投影（Ｘ線投影等）から画像を再構成する。多数の投影からのデータが結合されて、対象を表わす１枚の画像が形成される。多くの場合に、三次元の対象の走査から二次元スライスが再構成される。これらの二次元スライスを結合して三次元画像を構築することができる。これらの二次元画像又は三次元画像は、例えば癌腫を求めて医師又は他の医療人員によって観察される。
【０００５】
しかしながら、断層写真法再構成を用いれば全ての形態の癌腫が容易に検出される訳ではない。かかる一つの領域は、結腸直腸癌である。皮膚癌を除き、結腸直腸癌は、米国において男女共に三番目に多く診断される癌である。米国癌学会（The American Cancer Society）によれば、２００３年には、約１０５，５００件の結腸癌の新規症例（男性４９，０００件及び女性５６，５００件）、並びに４２，０００件の直腸癌の新規症例（男性２３，８００件及び女性１８，２００件）が診断されるものと推定されている。結腸直腸癌による死亡は、２００３年の間に約５７，１００件（男性２８，３００件及び女性２８，８００件）に上ると予測されている。
【０００６】
結腸直腸癌は、数年間にわたって徐々に進行すると考えられている。殆どの結腸直腸癌は、結腸又は直腸を構成する管の中心に向かって成長する組織塊であるポリープとして始まる。一旦、これらのポリープに癌が形成したら、癌は結腸又は直腸の中心に向かって成長し得る。癌性ポリープはまた、結腸壁又は直腸壁の内部に向かっても成長し、この場合には癌細胞は血管の内部まで成長し得る。次いで、これらの血管から癌細胞が離脱する場合があり、すると癌細胞は体内の他の部分に拡散する。
【０００７】
結腸癌は、米国において三番目に多く診断される癌であると共に、癌関連で二番目に多い死因であるが、結腸癌の９０％近くは予防され得ると推定されている。結腸ポリープは徐々に進行し、癌性となるまでには何年も掛かる。ポリープが早期に発見されれば癌になる前に除去することができるし、或いは既に癌性となっていても癌が拡散する前に除去することができる。このように、結腸癌を予防する鍵の一つは潜在的な癌性ポリープのスクリーニングである。殆どの結腸ポリープは何ら症状を現わさず、また結腸がんの罹患者の約７５％が疾患について危険因子を有さず、癌の徴候に対する警告が得られないため、スクリーニングの重要性はさらに高まっている。
【０００８】
米国癌学会は、５０歳を過ぎた全員が結腸癌スクリーニングを受けることを推奨している。学会は、全員が受診すれば、毎年数万人の生命を救うことができると推定している。しかしながら、結腸癌は癌関連で二番目に多い死因であるが、現状では、この疾患の危険性のある米国人の僅か４０％しか推奨に沿ったスクリーニングを受けていない。スクリーニングを受ける個人がこれほど少ない理由は、人々が典型的には、結腸癌のスクリーニング方法が不快であると考えているためである。例えば、一つのスクリーニング方法は、便を血液について試験することを必要とする。この血液スクリーニング方法では、患者が家庭で便標本を収集して、試験のために医師の許に送付することが必要とされる。もう一つのスクリーニング方法である結腸内視術では、約一日掛かる腸洗浄工程を行ない、続いて鎮静及び５フィート長のプローブで結腸の検査を行なう。結腸内視術は時間が掛かり、また侵襲性であるため、多くの人々は結腸内視術を受けない選択をする。
【０００９】
結腸の断層写真法再構成は、結腸直腸癌の集団スクリーニングを提供する有望な手法として提唱されている。結腸の断層写真法再構成はしばしば、計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）と呼ばれており、また仮想的結腸内視術とも呼ばれている。仮想的結腸内視術は、洗浄して空気で膨らませた結腸の計算機式断層写真法（ＣＴ）走査を用いることにより、結腸直腸新生物を検出する手法である。ＣＴＣ走査は典型的には、結腸の２回のＣＴ走査すなわち伏臥時走査及び仰臥時走査を行なう。伏臥時走査は、例えば顔面を下向きにして横臥する患者を含み得る。さらに、仰臥時走査は、例えば顔面を上向きにして横臥する患者を含み得る。伏臥時走査及び仰臥時走査のいずれにおいても、患者の腹部の数百枚の画像が撮影されて、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合を形成する。各々の画像は、例えば２０秒〜３０秒間で撮影され、すなわち他のスクリーニング試験で可能であるよりも容易で快適な検査であると言える。通常、ＣＴＣには約１０分間掛かり、受診者は当日中に職場に戻ることができる。このように、迅速、実効的で利用し易いスクリーニング法を提供するシステム及び方法が得られると極めて望ましい。癌性ポリープ及び他の物質の早期検出を向上させる方法及びシステムが必要とされている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２４４０４２ 号明細書（出願番号第１０／７０９，３５５号）「Filtering And Visualization Of A Multidimensional Volumetric Dataset」２００４年４月２９日出願
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０１５２５８７号明細書（出願番号第１０／７５６，８７２号）「System And Method For Overlaying Color Cues On A Virtual Representation Of An Anatomical Structure」２００４年１月１２日出願
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２５６３９９号明細書（出願番号第１０／８４４，０７３号）「Methods For Suppression Of Items And Areas Of Interest During Visualization」２００４年５月１２日出願
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００９４８５８号明細書（出願番号第１０／６９８，７０１号）「Method And Apparatus For Synchronizing Corresponding Landmarks Among A Plurality Of Images」２００３年１０月３１日出願
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、現状では、ＣＴＣは結腸癌スクリーニングの実用的な臨床的ツールではない。ＣＴＣを結腸癌の実用的なスクリーニング手順とするためには、手法は、時間対効果の高い態様で多数の画像を解釈して高い精度でポリープ及び腫瘤を検出するための時間を短縮するものとすべきである。しかしながら、現状では、ＣＴＣ検査全体の解釈には長時間が掛かる。典型的なＣＴＣ検査は、各々の仰臥時画像集合及び伏臥時画像集合について１５０枚〜３００枚のアキシャルＣＴ画像を形成し、合計で患者当たり３００枚〜７００枚の画像を生ずる。研究によれば、読影が腹部撮像の専門家によって行なわれたとしても、患者当たりの症例解釈時間は１５分〜４０分間である。従って、ＣＴＣ症例解釈時間を短縮するシステム及び方法が提供されると極めて望ましい。
【００１１】
加えて、ＣＴＣの診断を実行するときに、現状では依然として知覚誤差を生じ易い。幾つかの研究では、ＣＴＣ検査を用いたポリープの検出における比較的低い感度、例えば４０％〜７０％の感度が報告されている。検出率が低いのは、画像を表示して観察するのに用いられるシステム及び方法に起因すると考えられる。このように、画像を表示して観察するのに用いられる改良されたシステム及び方法は、癌腫の検出を改善することができる。
【００１２】
前述のように、ＣＴＣ検査では２回の走査すなわち伏臥時走査及び仰臥時走査を行なう。結腸の弾性構造のため、多数の走査を得る場合もある。すなわち、結腸は、体姿勢に基づいて形状を変化させるアコーディオンによく似た柔軟な構造である。例えば伏臥時像で見える結腸の部分が仰臥時像で見えない場合もあれば、反対の場合もある。このように、結腸の正確な表現を提供するためには、伏臥時走査及び仰臥時走査の両方を行なうべきである。
【００１３】
結腸の２回の走査を実行すると単一の走査よりも正確な表現を与えるもう一つの理由は、検査前の処置が腸洗浄工程を求めていても、結腸内の過剰な液体又は便残渣物が依然として検査時に滞留し得るからである。過剰な物質は、伏臥時画像集合と仰臥時画像集合との間で移動する傾向を有するため、標的項目又は潜在的なポリープが一方の画像集合では観察可能となり他方の画像集合では不明瞭となる場合がある。故に、ＣＴＣ症例解釈時に、両画像集合を比較して対照させなければならない。
【００１４】
多くの場合に、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方を同時に比較して対照させる。理想的には、一方の集合での結腸の特定の部分をポリープについて検索した後に、第二の集合での結腸の対応する部分をポリープについて再検討する。各々の潜在的な発生物（腫瘍）又はポリープを吟味して、実際にポリープであるのか単に過剰な物質であるのかを判定する。過剰な物質をポリープから識別する一つの方法は、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方での結腸の対応する位置を比較するものである。過剰な物質は、伏臥時画像走査と仰臥時画像走査との間で移動する傾向にあるため、一方の画像集合において特定の位置に見られた過剰な物質は通常は、対応する画像集合では異なる位置に位置する。しかしながら、ポリープは典型的には、画像集合の間で位置を変化させない。このように、発生物が両画像集合において結腸の特定の位置に位置する場合には、この発生物は潜在的なポリープであり得る。
【００１５】
伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方で結腸の対応する位置に類似の発生物を観察すると、比較解析が容易になる。ＣＴＣの伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合を観察する現在のシステム及び方法は、これらの画像集合を結び付けない。画像を結び付けなければ、利用者が伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の対応する位置を観察しているのか否かを判定するのが困難になる場合がある。故に、利用者は現状では、伏臥時画像集合において観察されている結腸の部分が仰臥時画像集合において観察されている結腸の同じ部分であるか否かを推測している。
【００１６】
伏臥時画像集合において観察されている結腸の部分が仰臥時画像集合において観察されている結腸の同じ部分であるか否かを推測することは、解析の性質が手動的で不正確であるため極めて時間浪費的である。利用者が結腸位置を推測せざるを得ないことを理由として、患者当たりのＣＴＣ症例解釈時間が極めて長くなっている。利用者は、自分が伏臥時像及び仰臥時像の各々において結腸の対応する位置を観察しているのか否かを確認するのに甚大な時間量を費やす。利用者が、自分は結腸の２箇所の対応する位置を観察していると考える場合でも、現状では利用者は確信できない場合がある。上で説明したように、ＣＴＣ症例解釈時間が長いため、現状では臨床スクリーニングが非実用的となっている。
【００１７】
また、対応する位置の推定が粗いため、過剰な物質を潜在的な癌腫又は他の対象から識別する手順が極めて不正確となっている。上で言及したＣＴＣ検査を用いてポリープを検出するときの低い検出率は部分的には、利用者が、自分が伏臥時像及び仰臥時像において結腸の対応する位置を観察しているか否かを判定し得ないことに起因する。上で説明したように、検出率が低いため、現状では臨床的ＣＴＣスクリーニングが非実用的となっている。
【００１８】
従って、多数の画像の間で対象の対応する位置を自動的に同期させるシステム及び方法が必要とされている。かかるシステム及び方法を用いると、例えばＣＴＣ検査の伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の対応する位置を同期させて、これによりＣＴＣ症例解釈時間を短縮すると共に、癌性の可能性のあるポリープの検出率を高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の幾つかの実施形態は、多数の画像の間で対象及び指標の対応する位置を自動的に同期させるシステム及び方法を提供する。本発明の一実施形態では、取得画像は一次元ディジタル・プロファイル・マップへ変換される。次に、画像の間で共通の１個の参照点を識別する。次に、一次元ディジタル・プロファイル・マップにおいて様々な標認点を識別する。次いで、これらの標認点を等しいと看做して、複数の画像の間で対応する標認点を決定すると共に、対応する標認点の参照点からの位置、及び対応する標認点の互いからの位置を決定する。最後に、対応する標認点及び対応する標認点のそれぞれの距離に関する情報を位置合わせする。
【００２０】
本発明の一実施形態では、方法が、対応する標認点及び対応する指標を有する複数の画像を観察することを含んでいる。この方法は、第一の画像集合について対象の少なくとも１枚の画像、及び第二の画像集合について同じ対象の少なくとも１枚の画像を得ることができる。次いで、対応する標認点を、第一の画像集合と第二の画像集合との間で同期させる。次に、この方法は、第一の画像集合からの第一の表示画像の第一の位置に第一の指標を表示することを含んでいる。次いで、第二の画像集合を、第一の画像集合の第一の位置に対応する位置について検索する。最後に、第二の画像集合からの対象の第二の表示画像を、第一の指標に対応する第二の指標と共に表示する。
【００２１】
本発明の一実施形態では、システムが、対象の複数の画像の間で対応する標認点及び指標を同期させる。このシステムは、対象の二次元ディジタル表現又は三次元ディジタル表現に基づいて画像の一次元ディジタル・プロファイル・マップを作成するのに用いられる次元変換器ユニットを含んでいる。このシステムはまた、全ての画像の間で共通の１個の参照点を識別するのに用いられる参照点識別ユニットを含んでいる。さらに、このシステムは、一次元ディジタル・プロファイル・マップにおいて標認点を識別するのに用いられる標認点識別ユニットを含んでいる。また、このシステムは、画像の間で対応する標認点を等しいと看做すと共に、対応する標認点の参照点からの距離及び対応する標認点の互いからの距離を算出するのに用いられる相関ユニットを含んでいる。最後に、このシステムは、各々の一次元ディジタル・プロファイル・マップの間で対応する標認点同士及びそれぞれの距離を位置合わせするのに用いられる位置合わせユニットを含んでいる。
【００２２】
本発明の方法及び装置は、対応する標認点を用いた同じ対象の多数の視点での画像の同期を可能にする。同期は、観測者が対象の同じ部分を観察していることを保証し、また異なる視点で観察している場合でも指標が同じ対象の特定の位置を識別することを可能にする。例えば、本発明の一実施形態の特定の応用を用いると、ＣＴＣ検査の伏臥時画像及び仰臥時画像の対応する位置及び指標を同期させて、これにより症例解釈時間を短縮すると共に癌性の可能性のあるポリープの検出率を高めることができる。ＣＴＣ検査性能のかかる向上によって、例えば結腸ポリープの大規模スクリーニング及び他の識別動作のためにＣＴＣ検査を用いる可能性が高まる。
【００２３】
本発明の幾つかの実施形態は、結腸の仮想的データにおいて便粒子を抑制する方法を含んでいる。この方法は、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合にアクセスするステップを含み得る。この方法はまた、セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なうステップを含み得る。次に、形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングする。伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合は、位置合わせを決定するために一次元位置合わせを用いることにより位置合わせされ得る。これらの形状は、上述の形状分類、並びに伏臥時仮想的切開及び仰臥時仮想的切開についての位置合わせに基づいて局所化され得る。便粒子を識別するために、局所化された形状に距離計量を適用することができる。識別された便粒子を抑制することができる。最後に、伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示することができる。
【００２４】
本発明の一実施形態では、結腸を事前処置（prep）することができる。また、三次元フィルタ処理は、曲率テンソル・フィルタを用いて実行することができる。三次元フィルタ処理の結果は、局所的な形状特性の記述である。形状を局所化するステップは、結腸において解剖学的標認点を示す形状を局所化するステップを含み得る。また、距離計量は、伏臥時仮想的切開画像での球形状の位置と仰臥時仮想的切開画像での球形状の対応する位置との間の距離を、上述の局所化を参照して決定するステップを含み得る。伏臥時仮想的切開画像での球形状の位置と仰臥時仮想的切開画像での球形状の対応する位置との間の距離が予め決められた閾値よりも大きい場合には、この球形状を便と識別する。
【００２５】
本発明の幾つかの実施形態はまた、コンピュータ用の命令セットを含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含んでいる。この命令セットは、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合にアクセスするアクセス・ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なう三次元フィルタ処理ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングするマッピング・ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、位置合わせを決定するために一次元位置合わせを用いて伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合を位置合わせする位置合わせルーチンを含んでいる。命令セットはまた、上述の形状分類、並びに伏臥時仮想的切開及び仰臥時仮想的切開についての位置合わせに基づいて、形状を局所化する局所化ルーチンを含んでいる。局所化ルーチンは、結腸において解剖学的標認点を示す形状を局所化することを含み得る。命令セットはまた、便粒子を識別するために、局所化された形状に距離計量を適用する距離計量ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、識別された便粒子を抑制する抑制ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示する表示ルーチンを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に従って用いられる画像処理システム１００を示す。システム１００は、画像供給源ユニット１０５を含んでいる。画像供給源ユニットは、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７を含んでいる（図示されていない）。システム１００はまた、メモリ・ユニット１１０、次元変換器ユニット１１５、参照点識別ユニット１２０、標認点識別ユニット１２５、相関ユニット１３０、位置合わせユニット１３５、操作者コンソール１４０、画像表示ユニット１４５、表示前方マッピング・ユニット１５０、表示逆マッピング・ユニット１５５、及び画像表示ユニット１６０を含んでいる。
【００２７】
一実施形態では、システム１００は画像データ１０３及び１０７を前処理し、次いで、処理済み画像データ１０３及び１０７を利用者による表示及びナビゲーションに利用可能にする。代替的には、画像データは、システム１００によって処理される前に表示に利用可能とされる。画像供給源ユニット１０５は、処理のために画像データ１０３及び１０７をメモリ・ユニット１１０へ供給する。メモリ・ユニット１１０は画像データ１０３及び１０７を記憶する。メモリ・ユニット１１０は、次元変換器ユニット１１５、表示前方マッピング・ユニット１５０、表示逆マッピング・ユニット１５５、及び位置合わせユニット１３５と連絡している。前処理済み画像データ１０３及び１０７は、次元変換器ユニット１１５へ伝達される。次元変換器ユニット１１５は、演算を実行して、参照点識別ユニット１２０と連絡する。参照点識別ユニットは、演算を実行して、標認点識別ユニット１２５と連絡する。標認点識別ユニットは、演算を実行して、相関ユニット１３０と連絡する。相関ユニット１３０は、演算を実行して、位置合わせユニット１３５と連絡する。位置合わせユニット１３５は、処理済みデータを体系化して、メモリ・ユニット１１０と連絡する。次いで、メモリ・ユニット１１０は、処理済み画像データ１０３及び１０７を表示前方マッピング・ユニット１５０及び表示逆マッピング・ユニット１５５へ伝達する。表示前方マッピング・ユニット１５０は画像表示ユニット１４５と連絡している。表示逆マッピング・ユニット１５５は画像表示ユニット１６０と連絡している。操作者コンソール・ユニット１４０は、画像表示ユニット１４５及び画像表示ユニット１６０と相互作用する。
【００２８】
システム１００の各構成要素は独立したユニットであってもよいし、様々な形態で一体化されていてもよいし、またハードウェア及び／又はソフトウェアとして具現化されていてもよい。具体的には、次元変換器ユニット１１５、表示前方マッピング・ユニット１５０、及び表示逆マッピング・ユニット１５５が単一のユニットであってよい。また、多数の画像集合を用いることができる。図１は二組の画像集合（第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７）を用いる本発明の実施形態を例示しているが、本発明自体は二組の画像集合に限定されない。代替的には、単一の画像集合から多数の画像を採取することができる。さらに、多数の画像表示ユニットを用いてもよい。図１は２台の画像表示ユニットを用いる本発明の実施形態を例示しているが、本発明自体は２台の画像集合、２台の表示ユニットに限定されない。
【００２９】
再び図１を参照して、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７は、２枚の画像であってもよいし、例えば同じ対象を異なる像から見た二組の画像集合であってもよい。例えば、第一の画像集合１０３が、第一の位置にある対象の１又は複数の画像を含んでおり、第二の画像集合１０７が、第二の位置にある対象の１又は複数の画像を含んでいてよい。一例として、対象は、例えば第一の画像集合１０３について第一の面を下にして第二の面を上向きにして横臥することができる。第二の画像集合１０７の間に、対象は、対象が例えば第二の面を下にして第一の面を上向きにして横臥するように向きを変えることができる。
【００３０】
画像集合１０３及び１０７内の個々の画像は、画像集合内の他の画像と同じパラメータを含んでいても異なるパラメータを含んでいてもよい。説明の目的のみのために述べると、画像集合は、円形の態様で対象の周りを進みながら対象の像（ビュー）を撮影するように設計され得る。一例として、画像集合内の画像は、画像が対象を中心として３６０°の円を描いて撮影されるときに１°毎に採取されたものであってよい。この例では、画像集合には３６０枚の画像が存在する。本発明の各実施形態は、円形パターンの画像集合に限定されず、また画像集合内での１°の増分にも、測定点としての度数単位にも限定されない。画像集合は、集合が１枚の画像を含んでいるか多くの画像を含んでいるかを問わず、一組の画像である。
【００３１】
画像及び画像集合は、多様な供給源及び方法から得ることができる。一例として、画像及び画像集合は、二次元画像、三次元画像又は四次元画像のいずれかとして取得されてよい。二次元画像は、二元ベクトル平面を含み、三次元画像は三元ベクトル平面を含み、四次元画像は三元ベクトル平面及び時間成分を含む。撮像設備はシステム１００に直接接続されていてもよいし、システム１００に間接的に接続されていてもよい。間接的な接続の一例は、データ・ネットワークを介してシステム１００に接続されている画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）のような画像記憶ユニットに接続されている撮像設備であってよい。画像及び画像集合を生成し又は送達することが可能な任意の方法及び装置がシステム１００と共に用いるのに適している。
【００３２】
一旦、システム１００によって取得されたら、前処理済みの第一の画像集合１０３及び前処理済みの第二の画像集合１０７はメモリ・ユニット１１０へ伝送される。メモリ・ユニット１１０は、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７によって供給された二次元データ、三次元データ又は四次元（時間）データを記憶する。記憶された画像集合１０３及び１０７は、表示ユニット１４５及び１６０に送出されて表示されてもよいし、次元変換器ユニット１１５へ伝送されてもよい。
【００３３】
本発明の一実施形態では、次元変換器ユニット１１５は、前方次元変換器ユニットである。前方次元変換器ユニットを用いて、データ投影方法を利用して第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７の二次元画像、三次元画像又は四次元画像を一次元投影プロファイル・マップへ変換する。データ投影方法は、メジアン投影、最大投影及び最小投影を含む方法の一覧から選択される。ここで、発明者Saad Sirohey、Jerome Knoplioch、Gopal Avinash、Renaud Capolunghi及びLaurent Launayによる２００３年６月２４日に出願された米国特許仮出願第６０／４８２０３８号「Methods And Apparatus To Facilitate Review Of CT Colonography Exams」を参照によりその全体として本出願に援用する。
【００３４】
一旦、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７について一次元投影プロファイル・マップが作成されたら、これらの次元プロファイル・マップを参照点識別ユニット１２０へ伝達する。参照点識別ユニット１２０を用いて、計算の基礎となる参照点として用いることのできる全ての画像集合に共通の対象の明瞭な項目を識別する。一実施形態では、参照点は、対象の姿勢に基づいて変形したり位置を変化させたりしない単一の項目である。
【００３５】
代替的には、次元変換器ユニット１１５が一次元プロファイル・マップを作成するように動作する前に、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７を参照点識別ユニット１２０へ伝達する。代替的な実施形態では、参照点識別ユニット１２０は、参照点を二次元形態、三次元形態又は四次元形態において識別する。この後に、参照点識別ユニットは次元変換器ユニット１１５と連絡して、一次元プロファイル・マップを作成する。一次元プロファイル・マップはまた、メモリ・ユニット１１０に記憶されてもよい。
【００３６】
図１に戻り、次いで、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０７の一次元投影プロファイル・マップを標認点識別ユニット１２５へ伝送する。標認点は、対象の姿勢に基づいて変化することがないと考えられる対象の持続性の特徴である。標認点識別ユニット１２５は、第一の画像集合１０３の一次元投影プロファイル・マップ及び第二の画像集合１０７の一次元投影プロファイル・マップの両方において対象の持続性の特徴を識別する。例えば、標認点識別ユニット１２５は、標認点を求めて第一の画像集合１０３を検索する。標認点識別ユニット１２５は、第一の画像集合１０３において例えば標認点Ａ及びＢの位置を求める。第二の画像集合１０７は、第一の画像集合１０３のときと異なる姿勢にある同じ対象の画像を含んでいる。標認点識別ユニット１２５は、第二の画像集合１０７において標認点Ａ及びＢの位置を求める。すなわち、標認点Ａ及びＢは、異なる画像集合において観察される対象の同じ構造を表わし得る。
【００３７】
次いで、相関ユニット１３０は、第一の画像集合１０３の一次元投影プロファイル・マップ、第二の画像集合１０７の一次元投影プロファイル・マップ、標認点識別ユニット１２５によって識別された各々の画像集合１０３及び１０７でのそれぞれの標認点、並びに参照点を受け取る。相関ユニット１３０は、各々の集合において類似した標認点を求めて、第一の画像集合１０３の標認点を第二の画像集合１０７の標認点と比較する。相関ユニット１３０は、類似の標認点を見出すと、各々の画像集合における各々の標認点の参照点からの距離及び標認点の各々の間の距離を記録する。
【００３８】
例えば、第一の画像集合１０３における標認点Ａ及びＢが標認点識別ユニット１２５によって識別されると、相関ユニット１３０が第二の画像集合１０７において対応する標認点Ａ及びＢを検索して位置を求める。第一の画像集合１０３での参照点から標認点Ａまでの距離、及び第二の画像集合１０７での参照点から標認点Ａまでの距離が記録される。加えて、第一の画像集合１０３での参照点から標認点Ｂまでの距離、及び第二の画像集合１０７での参照点から標認点Ｂまでの距離も記録される。相関ユニット１３０は、対応する標認点の位置を求めて、参照点からの標認点のそれぞれの距離を記録する。また、距離情報を用いて、画像集合における標認点同士の間の距離を決定してもよい。一旦、標認点Ａ及び標認点Ｂについて参照点からの距離情報が判明したら、標認点Ａから標認点Ｂまでの距離も決定することができる。
【００３９】
次いで、画像集合１０３と画像集合１０７との間での対応する標認点に関する情報を位置合わせユニット１３５へ転送する。位置合わせユニット１３５は、対応する標認点、並びに標認点の参照点からの距離及び他の標認点からの距離を体系化する。例えば、第一の画像集合１０３での標認点Ａ及びＢの位置、並びに標認点Ａ及びＢから参照点までの距離が記録される。第一の画像集合１０３での標認点Ａと標認点Ｂとの間の距離も記録される。同様に、第二の画像集合１０７での標認点Ａ及びＢの位置との間の距離、並びに標認点Ａ及びＢと参照点との間の距離が記録される。さらに、第二の画像集合１０７での標認点Ａと標認点Ｂとの間の距離も記録される。
【００４０】
一実施形態では、位置合わせユニット１３５は、それぞれの標認点の位置及び距離の対応する体系をメモリ・ユニット１１０へ伝達する。メモリ・ユニット１１０は、各標認点の対応する体系、並びにそれぞれの位置及び距離を一次元データとして記憶する。
【００４１】
一実施形態では、一旦、メモリ・ユニット１１０が位置合わせユニット１３５から受け取った処理済み画像データ１０３及び１０７を記憶したら、処理済み画像データ１０３及び１０７が表示及びナビゲーションに利用可能になる。上で説明したように、処理の前に画像データを表示に利用可能にしてもよい。例えば、画像を表示ユニット１４５及び１６０に表示して、画像データ１０３及び１０７がシステム１００において処理されるのに伴って更新することができる。画像データ１０３及び１０７の表示は、対象の完全な又は部分的な二次元表示、三次元表示又は四次元表示から成っていてよい。さらに、表示される画像集合の数は、表示ユニットの数を左右しない。表示ユニット及び画像集合の任意の組み合わせを用いて本発明を具現化することができる。図１の組み合わせは一例に過ぎない。
【００４２】
画像データ１０３及び１０７のナビゲーションは、二次元像、三次元像及び／又は四次元像としての静的画像及び／又は動的画像を含み得る。操作者コンソール・ユニット１４０は、利用者が、表示されている画像の特定の位置（１又は複数）を示す１又は複数の指標を設定することを可能にすることができる。指標は、表示画像の特定の位置を示す役割を果たす表示ユニット１４５及び１６０上のカーソルのような標識であってよい。操作者コンソール・ユニット１４０は、例えば表示器上で指標を制御するためのボール制御、キーボード又はマウスのような制御機構を含み得るが、任意の制御機構を用いてよい。操作者コンソール・ユニット１４０はまた、対象の「早送り（fly through）」を可能にすることができる。早送り時には、対象の部分像が矢継ぎ早に表示されて、画像集合１０３及び１０７内の画像のビデオを生成する。
【００４３】
動作について述べると、操作者又はプログラムが、第一の画像集合１０３からの第一の画像を画像表示ユニット１４５又は画像表示ユニット１６０に表示するように指示することができる。図１は、操作者コンソール・ユニット１４０が第一の画像を表示するように画像表示ユニット１４５のみに指示していることを示しているが、操作者コンソール・ユニット１４０はまた、第一の画像を表示するように画像表示ユニット１６０に指示することもできる。但し、第一の画像集合１０３から第一の画像を表示するために選択される表示ユニット１４５、１６０を主位表示ユニットと呼ぶものとする。一実施形態では、主位表示ユニットは、他の従位表示ユニットを制御する。いずれの表示ユニット１４５、１６０を主位とするかの選択は、システム１００の動作時の任意の時刻に変更することができる。
【００４４】
図１を参照して、利用者又はコンピュータ・プログラムは、画像表示ユニット１４５での画像集合１０３の表示、及び画像表示ユニット１６０での画像集合１０７の表示を指示することができる。図１では、掲げられている例は、操作者が画像表示ユニット１４５を主位表示ユニットとして選択した状況を示している。このようなものとして、操作者は、画像集合１０３において様々な位置を指す画像表示ユニット１４５上の第一の指標を自在に制御することができる。
【００４５】
操作者は、表示ユニット１４５上の第一の指標を用いて、画像集合１０３における位置を指すことができる。次いで、第一の指標の位置を、前方マッピング・ユニット１５０を用いて前方マッピングする。前方マッピング・ユニットは、画像集合１０３での第一の指標の位置の一次元投影プロファイルを作成する。次いで、画像集合１０３での第一の指標の位置をメモリ・ユニット１１０へ伝送する。画像集合１０７において第一の指標の対応する位置を求め、これと共に対象についての指標の位置に関連する画像集合１０７内の画像も求める。すると、第二の指標が、画像集合１０７において対応する位置を指すことができる。一実施形態では、画像集合１０３の第一の指標は、画像集合１０７の第二の指標と同じ対象での位置を指す。
【００４６】
次いで、第二の指標を含む画像、及び第二の指標の位置は、表示逆マッピング・ユニット１５５に渡される。表示逆マッピング・ユニット１５５を用いて、選択された画像及び指標位置の一次元投影プロファイル・マップを、要求に応じて二次元画像、三次元画像又は四次元画像へ変換する。次元逆変換器ユニット１５５はさらに、標認点弾性測定ユニット（図示されていない）及びマッチング・ユニット（図示されていない）を含んでいる。マッチング・ユニットは、最大相関測度、相互情報測度及び最小差測度のような円形一次元信号の対応付け方法を用いる。次いで、画像集合１０７から取得された二次元画像、三次元画像又は四次元画像、及び対応する指標は、表示ユニット１６０に表示される。画像集合１０７から画像表示ユニット１６０に表示される画像は、画像集合１０３から画像表示ユニット１４５に表示される画像に対応している。両表示とも、利用者が、２種の異なる画像集合において対象の同じ位置を観察することを可能にする。さらに、画像表示ユニット１６０に表示された第二の指標は、画像表示ユニット１４５での第一の指標と同じ対象の位置を指す。
【００４７】
利用者は、主位表示ユニットで観察される主位指標の位置又は部分を変更してもよく、従位表示ユニットが、それぞれの画像集合において指標の対応する位置及び対象の部分を表示してもよい。
【００４８】
一例として、システム１００を計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）を実行するのに用いて結腸癌を検出することができる。ＣＴＣでは、計算機式断層写真法（ＣＴ）機械を用いて人体の結腸の画像を取得する。二組の画像集合すなわち伏臥時の画像の集合及び仰臥時の画像の集合が取得される。画像を取得するのに用いられる計算機式断層写真法機械は、ローカルの機械であってもよいし、画像を記憶し又は検索することのできるネットワークに接続された機械であってもよい。画像は一般的には、取得時において二次元画像、三次元画像又は四次元画像である。
【００４９】
図２は、本発明の一実施形態による人体の結腸の伏臥時表現及び仰臥時表現を示している。仰臥時画像集合２１０は、ＣＴ仰臥時走査から得られる結腸の典型的な三次元表現及び典型的な二次元（２Ｄ）表現を示している。伏臥時画像集合２２０は、ＣＴ伏臥時走査から得られる結腸の典型的な三次元表現及び典型的な二次元表現を示している。これらの表現は、各々の画像集合において多数の画像を用いて作成される。
【００５０】
図１に戻り、例えば第一の画像集合１０３を仰臥時画像集合２１０と呼び、第二の画像集合１０７を伏臥時画像集合２２０と呼ぶことができる。一実施形態では、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０は画像供給源ユニット１０５からメモリ・ユニット１１０へ伝達される。メモリ・ユニット１１０は仰臥時画像データ２１０及び伏臥時画像データ２２０を記憶する。画像データ２１０及び２２０は次元変換器ユニット１１５へ伝送される。次元変換器ユニット１１５を用いて、データ投影方法を利用して仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を二次元画像、三次元画像又は四次元画像から一次元投影プロファイル・マップへ変換する。データ投影方法は、メジアン投影、最大投影及び最小投影を含む方法の一覧から選択され得る。
【００５１】
次いで、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０は参照点識別ユニット１２０へ伝送される。前述したように、参照点識別ユニット１２０を用いて、計算の目的のための基点を識別する。一実施形態では、参照点は人体の肛門である。肛門は解剖学的に明瞭な対象であり、伏臥時像と仰臥時像との間の移行の間に実質的に変形することはない。故に、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０において仰臥時画像集合２１０での位置と同じである筈であり、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０及び仰臥時画像集合２１０の両方での計算を行なうのに利用に適した参照点となる。
【００５２】
代替的には、前述したように、参照点識別ユニット１２０は、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を二次元データ、三次元データ又は四次元データとして受け取ることができる。すると、参照点識別ユニット１２０は、次元変換器ユニット１１５が一次元投影プロファイル・マップを作成する前に参照点を見出すことができる。
【００５３】
図１に戻り、次いで、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の一次元投影プロファイル・マップは標認点識別ユニット１２５へ伝送される。上で説明したように、標認点は、対象の姿勢を問わず対象の持続性の特徴となっている。一実施形態では、標認点は、例えば結腸の皺襞（fold）又はポリープである。結腸が伏臥時像から仰臥時像へ位置を変化させたとしても、結腸の皺襞は一般的には、伏臥時像から仰臥時像まで認識可能なままに留まる。
【００５４】
図３は、本発明の一実施形態に従って識別され得る標認点の一例を示す。仰臥時二次元図３１０は標認点１、２、３、４及び５を示している。伏臥時二次元図３２０は標認点１、２、３、４及び５を示している。また、参照点３３０も示されている。標認点１、２、３、４及び５は、結腸の様々な皺襞を表わしている。参照点３３０は、例えば肛門を表わしている。
【００５５】
図１に戻り、一旦、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の標認点が識別されたら、画像データは相関ユニット１３０へ伝送される。相関ユニット１３０は、伏臥時画像集合２２０と仰臥時画像集合２１０との間での対応する標認点、並びに参照点から各標認点までの相対的な距離、及び標認点同士の間の距離を識別する。例えば、図３を参照すると、伏臥時二次元図３２０は標認点５、４、３、２及び１を含み、仰臥時二次元図３１０は標認点５、４、３、２及び１を含んでいる。相関ユニットは、伏臥時二次元図３２０の標認点１が仰臥時二次元図３１０の標認点１と同じ対象の構造であることを識別する。この対象としての結腸の例では、相関ユニット１３０は、伏臥時二次元図３２０の皺襞１が仰臥時二次元図３１０の皺襞１と同じ結腸の皺襞であることを認識する。
【００５６】
次いで、相関ユニット１３０は、仰臥時二次元図３１０の標認点１と参照点３３０との間の距離を測定する。同様に、伏臥時二次元図の標認点１から参照点３３０までの距離が記録される。次に、相関ユニット１３０は、仰臥時二次元図３１０の標認点１から仰臥時二次元図３１０の標認点２までの距離を決定する。同様に、相関ユニット１３０は、伏臥時二次元図３２０の標認点１から伏臥時二次元図３２０の標認点２までの距離を測定する。標認点同士の間の距離は、標認点間距離と呼ばれる。図３の標認点間距離をｄｓ及びｄｐと表わす。相関ユニット１３０は、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の両方での対応する標認点の各々の対毎に、位置、参照点３３０からの距離、及び標認点同士の間の距離を決定する。
【００５７】
標認点の各対は、各々の画像集合においてこれらの標認点が参照点３３０から等距離に位置していない場合でも相関付けされ得る。伏臥姿勢及び仰臥姿勢からの結腸の非一様な伸長が図３に示されている。各々の画像集合２１０及び２２０の標認点３、４及び５が同じ対象の全体的に同じ構造であったとしても、伏臥時集合２２０の標認点３、４及び５は、参照点３３０から、仰臥時画像集合２１０の標認点３、４及び５の場合とは異なる距離に位置する。図３では、距離ｄｐと距離ｄｓとの間の差が距離の非一様性を強調している。伏臥時画像集合と仰臥時画像集合との間の関係は次の通りである。
【００５８】
ｘｓ＝ｘｐ＊ｄｐ／ｄｓ                ［式１］
式中、
ｘｓ＝仰臥時像での参照点からの距離、
ｘｐ＝伏臥時像での参照点からの距離、
ｄｓ＝仰臥時標認点の標認点間長さ、及び
ｄｐ＝伏臥時標認点の標認点間長さ
である。
【００５９】
図１に戻り、一実施形態では、相関ユニット１３０が対応する標認点の位置を決定した後に、参照点からの距離及び標認点同士の間の距離を位置合わせユニット１３５において体系化する。次いで、位置合わせユニット１３５の体系化後の情報は、メモリ・ユニット１１０へ伝送される。メモリ・ユニット１１０は処理済みデータを記憶する。
【００６０】
一実施形態では、操作者又はプログラムは、仰臥時画像集合２１０の第一の位置を標識するように指標に指示することができる。仰臥時画像集合２１０の指標及び対応する部分は画像表示ユニット１４５に表示される。次いで、選択された指標の位置及び仰臥時画像集合２１０の部分は、表示前方マッピング・ユニット１５０へ伝送される。表示前方マッピング・ユニット１５０は、選択された位置の一次元投影プロファイルを作成する。次いで、メモリ・ユニット１１０は、仰臥時画像集合２１０の一次元投影プロファイルの標認点に対応する伏臥時画像集合２２０の標認点について検索される。一旦、伏臥時画像集合２２０において対応する標認点が見出されたら、標認点、標認点が位置する画像、及び指標の位置が表示逆マッピング・ユニット１５５へ伝送される。
【００６１】
次いで、表示逆マッピング・ユニット１５５を用いて、標認点弾性測定ユニット及びマッチング・ユニットを利用して一次元投影プロファイル・マップ情報を二次元画像、三次元画像又は四次元画像へ変換する。マッチング・ユニットは、最大相関測度、相互情報測度及び最小差測度のような円形一次元信号の対応付け方法を用いて、一次元データを二次元表現、三次元表現又は四次元表現にマッチングする。
【００６２】
次いで、第二の画像が画像表示ユニット１４５での指標の位置に対応する指標と共に画像表示ユニット１６０に表示される。故に、画像表示ユニット１４５及び画像表示ユニット１６０の両方が結腸の同じ部分を表示する。さらに、表示ユニット１４５の指標は、表示ユニット１６０の指標と同じ結腸の位置を指す。代替的には、画像表示ユニット１４５は、例えば結腸の伏臥時像を表示することができ、画像表示ユニット１６０は結腸の仰臥時像を表示することができる。代替的には、上述のように、伏臥時像及び仰臥時像の両方が単一の表示ユニットに表示され得る。
【００６３】
図４は、本発明の一実施形態による対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる方法４００の流れ図を示す。先ず、ステップ４０５において、少なくとも二組の画像集合を取得する。次に、ステップ４１０では、第一の画像集合を表示する。次いで、ステップ４１５では、各組の画像データ集合の一次元ディジタル・プロファイル前方マップを作成する。ステップ４２０では、各々の画像集合での参照点の位置を求める。次に、ステップ４２５では、各々の画像集合での標認点の位置を求める。ステップ４３０では、画像集合の間で対応する標認点の位置を求めて、一方の画像集合でのどの標認点が他方の画像集合での標認点に対応するかを判定する。また、ステップ４３０において、参照点からの標認点のそれぞれの距離及び標認点同士の間の距離を計算する。ステップ４３５では、対応する標認点同士及び距離同士を位置合わせすることができる。次いで、ステップ４４０では、標認点データ及び距離データをメモリに記憶させる。ステップ４４５では、第一の画像での第一の指標の位置を記録する。次に、ステップ４５０では、第一の指標を前方マッピングして第一の指標の一次元投影プロファイルを作成する。ステップ４５５では、第二の画像において第一の指標の対応する位置を見出す。ステップ４６０では、第一の指標に対応する位置を含む画像又は画像集合を逆マッピングして、二次元画像、三次元画像又は四次元画像を作成する。最後に、ステップ４６５では、第一の画像で識別された第一の指標と同じ対象の位置を識別する第二の指標を含む第二の画像を表示する。これらのステップの各々について、以下で詳細に説明する。
【００６４】
一実施形態では、方法４００を用いて、伏臥時及び仰臥時の計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）走査の間で対応する標認点を同期させることができる。前述のように、ＣＴＣ走査では、例えば伏臥時の画像の集合及び仰臥時の画像の集合という人体の結腸の二組の画像の集合が取得される。
【００６５】
ステップ４０５において、各画像を取得する。例えば、第一の画像集合は仰臥時画像集合２１０であってよく、第二の画像集合は伏臥時画像集合２２０であってよい。仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を取得した後に、ステップ４１０において、第一の画像集合を表示する。第一の画像集合は例えば仰臥時画像集合２１０であっても伏臥時画像集合２２０であってもよい。
【００６６】
ステップ４１５では、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を二次元データ、三次元データ又は四次元データから一次元投影プロファイル・マップに前方マッピングする。画像データを一次元投影プロファイル・マップとして表わすことにより、データを処理して標認点及び他の画像特性をより容易に識別することが可能になる。一実施形態では、データ投影方法を用いて、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を前方マッピングして仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の二次元画像、三次元画像又は四次元画像を一次元投影プロファイル・マップへ変換する。データ投影方法は、メジアン投影、最大投影及び最小投影を含む方法の一覧から選択される。
【００６７】
仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の一次元投影プロファイル・マップが作成された後に、各々の画像集合の参照点３３０の位置を求める。前述したように、参照点３３０を用いて計算の目的のための基点を識別する。一実施形態では、参照点３３０は人体の肛門である。肛門は解剖学的に明瞭な対象であり、伏臥時像と仰臥時像との間の移行の間に変形することはない。故に、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０において仰臥時画像集合２１０での位置と同じである筈であり、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０及び仰臥時画像集合２１０の両方での計算を行なうのに利用に適した参照点となる。
【００６８】
代替的には、参照点３３０は、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０において二次元データ、三次元データ又は四次元データとして位置を求められる。この代替的な実施形態では、データを前方マッピングして一次元ディジタル・プロファイルを作成する前に画像集合の間での参照点３３０の位置を求める。図４を参照すると、代替的な実施形態では、ステップ４１５及び４２０を入れ替えることができる。
【００６９】
ステップ４２５では、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の両方において標認点の位置を求める。前述したように、標認点は、対象の姿勢に基づいて変化することがないと考えられる対象の特徴である。標認点は、例えば結腸の皺襞であってよい。結腸が伏臥時像から仰臥時像にかけて位置を変化させ得る場合でも、結腸の皺襞は変化しないと考えられる。仰臥時画像集合及び伏臥時画像集合の各々における参照点３３０に関する皺襞の位置を決定することができる。
【００７０】
ステップ４３０では、伏臥時画像集合２２０の標認点を仰臥時画像集合２１０の標認点と相関付けして画像集合の間で対応する標認点を決定する。標認点同士の間の相関は、標認点が各々の画像集合２１０及び２２０において参照点から等距離に位置しない可能性があっても、存在する。次いで、参照点からの標認点の距離及び標認点の互いからの距離を測定する。伏臥時画像集合２１０及び仰臥時画像集合２２０の両方において対応する標認点の各々の対について、位置、参照点からの距離、及び標認点同士の間の距離を決定する。
【００７１】
ステップ４３５では、一旦、対応する標認点及び距離が求まったら、対応する標認点及び距離を、標認点が見出され得る画像と共に位置合わせする。ステップ４４０では、位置合わせされた標認点についての位置及び距離をメモリに記憶させることができる。
【００７２】
ステップ４４５では、第一の画像集合での第一の指標の位置を記録する。一実施形態では、利用者は、仰臥時画像集合２１０又は伏臥時画像集合２２０を観察しながら、仰臥時画像集合２１０又は伏臥時画像集合２２０に第一の指標を配置する。次いで、コンピュータは、例えば第一の画像集合に第一の指標の位置を記録することができる。指標の位置は、二次元画像集合、三次元画像集合又は四次元画像集合のいずれにあってもよく、また画像集合は静的であっても動的であってもよい。
【００７３】
一旦、第一の画像集合に第一の指標が記録されたら、ステップ４５０では、第一の指標を前方マッピングして第一の指標及び選択された画像の一次元投影プロファイルを作成する。第一の指標の一次元投影プロファイルをステップ４５５において用いて、第一の画像集合で第一の指標の位置に対応する第二の指標を第二の画像集合において見出す。例えば、利用者が仰臥時画像集合２１０の特定の位置に第一の指標を配置したら、第一の指標の対応する位置を伏臥時画像集合２２０内で求める。一実施形態では、第一の指標の位置を第二の指標の位置にマッチングさせる工程は、ステップ４０５〜４４０において上述したように、画像集合の間で対応する標認点及びそれぞれの距離を求めることを含んでいる。
【００７４】
一旦、第一の指標に対応する第二の指標の位置を求めたら、ステップ４６０において第二の指標を含む画像又は画像集合を逆マッピングする。画像は、標認点弾性測定及びマッチング方法を用いて一次元投影プロファイル・マップから二次元画像、三次元画像又は四次元画像に逆マッピングされる。マッチング方法は、最大相関測度、相互情報測度及び最小差測度のいずれであってもよい。
【００７５】
最後に、ステップ４６５では、第二の画像を第一の画像での指標の位置に対応する指標と共に表示する。例えば、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０は共に、指標が結腸の同じ位置を識別している状態で結腸の同じ部分を表示することができる。
【００７６】
代替的には、方法４００は、例えば結腸のような対象の同じ部分を指標を用いずに表示することもできる。さらに、例えば結腸のような対象の同じ部分を表示させなくてもよい。指標は対象の同じ位置を識別するが表示される対象の位置は異なっていてもよい。
【００７７】
上述の本発明の実施形態は、利用者が伏臥時画像集合２２０を指示することに限定されない。仰臥時画像集合２１０に指示して、伏臥時画像集合２２０に同様の標認点を自動的に表示するように指示してもよい。一実施形態では、ソフトウェア・プログラムを用いて画像を表示して標認点を識別することもできる。
【００７８】
図５は、複数の画像を対応する標認点と共に表示する方法を示す方法５００の流れ図である。先ず、ステップ５１０において、二組の画像の集合を得る。次に、ステップ５２０では、これらの画像集合を同期させる。ステップ５３０では、第一の指標を第一の画像に表示するように指示する。ステップ５４０では、第一の指標の対応する位置を第二の画像集合において求める。最後に、ステップ５５０では、指標が第一の画像での指標の位置に対応した状態にある第二の画像を表示する。以下、これらのステップの各々についてさらに詳細に説明する。
【００７９】
一実施形態では、方法５００は、伏臥時及び仰臥時の計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）走査の間で対応する標認点を有する多数の画像を観察するときに用いられ得る。前述のように、ＣＴＣ走査では、人体の結腸の二組の画像の集合すなわち伏臥時の画像の集合及び仰臥時の画像の集合が取得される。
【００８０】
一実施形態では、ステップ５１０において、第一の画像集合１０３は仰臥時画像集合２１０であり、第二の画像集合１０７は伏臥時画像集合２２０であってよい。ステップ５２０において、一旦、伏臥時画像集合２１０及び仰臥時画像集合２２０が取得されたら、対応する標認点を同期させるために画像集合２１０及び２２０を前述のようにして処理する。
【００８１】
ステップ５３０では、利用者又はソフトウェア・プログラムは、第一の画像集合１０３からの第一の画像を表示するように指示する。一例として、第一の画像は、仰臥時画像集合２１０に見られる結腸の部分であってよい。利用者又はソフトウェア・プログラムはまた、第一の画像上の指標が第一の画像上の特定の位置を識別するように指示してもよい。すると、指標は画像に表示される。
【００８２】
ステップ５４０では、第二の画像集合１０７内での対応する画像及び指標の位置を求める。例えば、利用者が仰臥時画像集合２１０の特定の位置に第一の指標を配置したら、第一の指標の対応する位置が伏臥時画像集合２２０内で求められる。一実施形態では、第一の指標の位置を第二の指標の位置にマッチングする工程は、画像集合の間で対応する標認点及びそれぞれの距離を求めることを含んでいる。
【００８３】
ステップ５５０では、第二の画像を表示する。第二の表示画像は、第一の表示画像での標認点及び指標に対応する標認点及び指標を有する。故に、第一の表示画像及び第二の表示画像は結腸の同じ位置に対応するが、例えば伏臥時像及び仰臥時像のように２種の別個の像から見たものとなる。さらに、第一の指標及び第二の指標は対象の同じ位置に対応する。
【００８４】
方法５００を繰り返して結腸の異なる部位又は他の撮像対象を観察してもよい。さらに、方法５００は、２種の画像集合によって結腸を観察することに限定されない。方法５００を用いて、任意の対象の任意の数の画像集合を観察することができる。
【００８５】
一実施形態では、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の位置合わせを他のデータ演算と共に用いて、仮想的切開画像において便粒子を識別して抑制することができる。例えば、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の位置合わせを、親出願である米国特許出願公開第２００５／０２４４０４２号（出願番号第１０／７０９，３５５号）に記載されているような形状分類動作と共に用いてよい。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。加えて、親出願である米国特許出願公開第２００５／０１５２５８７号（出願番号第１０／７５６，８７２号）に記載されているような形状分類の結果を伏臥時及び仰臥時の仮想的切開空間にマッピングする方法を用いてもよい。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。さらに、親出願である米国特許出願公開第２００５／０２５６３９９号（出願番号第１０／８４４，０７３号）に記載されているような識別された便粒子を抑制する方法を用いてもよい。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。
【００８６】
図６は、伏臥時及び仰臥時の仮想的切開画像においてポリープを便から識別する困難さを図示したものである。図６は、人体の結腸の仰臥時仮想的切開像６１０及び人体の結腸の伏臥時仮想的切開像６２０を示す画像６００を図示している。画像６００において識別されているのは、第一の解剖学的参照点Ｔ（ｎ）６３０、第二の解剖学的参照点Ｔ（ｎ＋１）６４０、便粒子６６０及びポリープ６５０である。画像６００によって示すように、便粒子６６０及びポリープ６５０は類似の形状を有している。従って、利用者及び／又はコンピュータ・プログラムが便粒子をポリープから識別するのは困難である場合がある。便粒子をポリープから識別するのが困難であると、結腸癌を診断する試みでの疑陽性率が高まる場合がある。
【００８７】
利用者及び／又はコンピュータ・プログラムが便粒子をポリープから識別する助けになり得る便粒子の一特性は、便粒子が伏臥時走査と仰臥時走査との間に「移動」し得る能力である。例えば、ポリープは仰臥時像でも伏臥時像でも同じ位置に留まる傾向にある。対照的に、便粒子は仰臥時像と伏臥時像との間で位置を変化させる傾向にある。例えば、画像６００において、仰臥時仮想的切開６１０での便粒子６６０は、伏臥時仮想的切開６２０での便粒子６６０とは異なる位置にある。仰臥時仮想的切開６１０及び伏臥時仮想的切開６２０の両方での便粒子６６０の位置は、便粒子位置を解剖学的参照点Ｔ（ｎ）６３０及びＴ（ｎ＋１）６４０と比較することにより決定することができる。画像６００に示すように、仰臥時仮想的切開６１０を伏臥時仮想的切開６２０と比較すると、便粒子６６０は解剖学的参照点Ｔ（ｎ）６３０に相対的に近付くように「移動」している。しかしながら、ポリープ６５０は、仰臥時仮想的切開６１０でも伏臥時仮想的切開６２０でも全体的に同じ位置に位置している。本発明の一実施形態では、ある形状が解剖学的参照点Ｔ（ｎ）６３０及びＴ（ｎ＋１）６４０によって画定される領域の範囲内にある閾値距離よりも大きく「移動」した場合には、この形状は便と分類されて、仮想的切開から除去され得る。
【００８８】
図７は、本発明の一実施形態による伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の仮想的切開画像から便粒子を識別して減算する方法７００の流れ図を示す。ステップ７０５では、患者の結腸伏臥時走査及び結腸仰臥時走査の各データ集合を取得する。一実施形態では、患者の結腸伏臥時走査及び結腸仰臥時走査についてのこれらのデータ集合は、事前処置又は洗浄を受けた結腸のものとする。ステップ７１０では、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合を三次元フィルタ処理して、セグメント分割された結腸についての形状分類を決定する。形状分類を決定するための三次元フィルタ処理は、親出願である米国特許出願公開第２００５／０２４４０４２号（出願番号第１０／７０９，３５５号）に記載されているようにして実行することができる。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。ステップ７１５では、親出願である米国特許出願公開第２００５／０１５２５８７号（出願番号第１０／７５６，８７２号）に記載されているようにして、形状分類の結果を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングすることができる。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。ステップ７２０では、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合を、親出願である米国特許出願公開第２００５／００９４８５８号（出願番号第１０／６９８，７０１号）の一部として前述したような一次元位置合わせを用いて位置合わせすることができる。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。
【００８９】
ステップ７２５では、形状を、上述の形状分類、並びに伏臥時仮想的切開及び仰臥時仮想的切開についての位置合わせに基づいて局所化する。形状は、解剖学的参照点を識別することにより局所化され得る。例えば、画像６００では、解剖学的参照点６３０及び解剖学的参照点６４０は、ポリープ６５０及び便６６０としてラベル付けされた形状についての端点となる。一実施形態では、形状６５０及び６６０の局所化によって、形状６５０及び６６０を解剖学的参照点６３０と解剖学的参照点６４０との間に位置するものとして識別する。
【００９０】
ステップ７３０では、局所化された形状に距離計量を適用して、便粒子を識別する。便粒子は、仰臥時仮想的切開画像から伏臥時仮想的切開画像までの局所化された形状の位置変化が閾値よりも大きいか否かを判定することにより識別され得る。例えば、図６では、便粒子６６０は、便６６０の位置を仰臥時仮想的切開画像６１０及び伏臥時仮想的切開画像６２０において比較すると解剖学的参照点６３０及び６４０に関して位置が変化している。仮想的切開画像６１０と仮想的切開画像６２０との間での位置変化が閾値よりも大きい場合には、この粒子を便と分類する。一実施形態では、閾値は、伏臥時画像と仰臥時画像との間の結腸の弾性変位を計算することにより決定することができる。結腸の弾性変位よりも大きく変位した粒子は便と考えることができる。
【００９１】
ステップ７３５では、識別された便粒子を抑制する。識別された便粒子の抑制は、米国特許出願公開第２００５／０２５６３９９号（出願番号第１０／８４４，０７３号）に記載されているようにして実行することができる。尚、この特許出願公開を参照によりその全体として本出願に援用する。最後に、ステップ７４０では、便粒子を抑制した伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示することができる。
【００９２】
以上に述べたシステム及び方法は、コンピュータ用の命令セットを含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の一部として実行することができる。この命令セットは、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合にアクセスするアクセス・ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、セグメント分割された結腸について形状分類を決定するために、伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の三次元フィルタ処理を行なう三次元フィルタ処理ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、形状分類を伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像にマッピングする画像マッピング・ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、位置合わせを決定するために一次元位置合わせを用いて伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合を位置合わせする位置合わせルーチンを含んでいる。命令セットはまた、上述の形状分類、並びに伏臥時仮想的切開及び仰臥時仮想的切開についての位置合わせに基づいて、形状を局所化する局所化ルーチンを含んでいる。局所化ルーチンは、結腸において解剖学的標認点を示す形状を局所化することを含み得る。命令セットはまた、便粒子を識別するために、局所化された形状に距離計量を適用する距離計量ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、識別された便粒子を抑制する抑制ルーチンを含んでいる。命令セットはまた、伏臥時仮想的切開画像及び仰臥時仮想的切開画像を表示する表示ルーチンを含んでいる。
【００９３】
多様な対象の多数の画像を表示させて比較するために幾つかの実施形態を用いることができる。例えば、幾つかの実施形態を用いて、手荷物又は容器の異なる画像ビューを同期させることができる。幾つかの実施形態は、対象の多数の画像及び多数のビューの自動的な画像処理のためのシステム及び方法を提供する。本発明の幾つかの実施形態は、対象の多数の画像の間で対応する位置を同期させるシステム及び方法を提供する。
【００９４】
幾つかの実施形態の例を参照して本発明を説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施し、また均等構成を置換し得ることが理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に合わせて適応構成する多くの改変を施すことができる。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に属する全ての実施形態を包含するものとする。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態に従って用いられる対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる画像処理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って用いられるデータの図形的表現を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って用いられる仰臥時像及び伏臥時像の間での標認点の対応を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる方法の流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って用いられる対応する標認点を有する複数の画像を表示する方法の流れ図である。
【図６】人体の結腸の仰臥時仮想的切開像及び人体の結腸の伏臥時仮想的切開像を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による伏臥時データ集合及び仰臥時データ集合の仮想的切開画像から便粒子を識別して減算する流れ図である。
【符号の説明】
【００９６】
図１  システム
１００  システム
１０５  画像供給源ユニット
１０３  第一の画像集合
１０７  第二の画像集合
１１０  メモリ・ユニット
１１５  次元変換器ユニット
１２０  参照点識別ユニット
１２５  標認点識別ユニット
１３０  相関ユニット
１３５  位置合わせユニット
１４０  操作者コンソール
１４５  画像表示ユニット
１５０  表示前方マッピング・ユニット
１５５  表示逆マッピング・ユニット
１６０  画像表示ユニット
図２  図
２１０  仰臥時像
２２０  伏臥時像
図３  図
３１０  仰臥時像
３２０  伏臥時像
３３０  参照点
図４  流れ図
図５  流れ図
図６  画像
図７  流れ図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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